【正文】 ；節(jié)約電能。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號進行處理，計算出容器準確的位置而施以控制和保護。c、各傳感器(如位置開關、停車開關)信號的監(jiān)視。為確保人員和設備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法。我國在20世紀90年代也引進了交流變頻調速提升機控制系統(tǒng)。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復雜、運行速度快、慣性質量大、運行特性復雜的特點，且工作狀況經常交替轉換。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機能否實現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動運行，避免了嚴重的機械磨損，防止較大的機械沖擊，減少機械部分維修的工作量，延長提升機械的使用壽命。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動化運行，效率高，有準確的制動和定位功能，運行可靠性高，但造價昂貴，中小礦井難以承受。將變頻調速技術應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。因此，變頻器在提升機調速系統(tǒng)中的應用具有十分廣闊的前景。本論文的研究目標是將可編程控制器（PLC）與變頻器相結合并應用于礦山實際生產中，對現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)進行改造設計，提高精度，在更安全的范圍內保證礦山生產的順利進行。本論文承擔的主要任務如下：1．提升機電控系統(tǒng)主電路部分結合煤礦生產實際情況，分析提升機工作過程及工作特點。2．控制系統(tǒng)設計部分可編程控制器PLC有強大的可編程控制功能，它是三菱編程軟件來完成的。在實際中經常采用的轉子串電阻調速因其為有級調速，調速不連續(xù)，且對電網沖擊大。為了保證其安全生產，在系統(tǒng)設計上應采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施。在完成以上設計內容時，此調速控制系統(tǒng)才能成為一個有機的整體，才能安全可靠的工作，并達到預期的控制效果。所以在設計的過程中要考慮到很多的安全因素。纏繞式礦井提升機有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。摩擦式礦井提升機的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。后者的優(yōu)點是：可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。按工作方式分類如下： （一）纏繞式提升機纏繞式提升機的主要部件有主軸、卷筒、主軸承、調繩離合器、減速器、深度指示器和制動器等（）。因而卷筒的直徑和寬度也要增大，故不適用于深井提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉動時，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動提升容器升降。等直徑卷筒的結構簡單，制造容易，價格低，得到普遍應用。20世紀 50年代末，英國人布雷爾（Blair）(又稱布雷爾式提升機)，提升高度1580～2349m，一次提升量10～20t。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。 多繩摩擦式提升機的主要部件有主軸、主導輪、主軸承、車槽裝置、減速器、 深度指示器、制動裝置及導向輪等。由于鋼絲繩與主導輪襯墊間不可避免的蠕動和滑動，停車時深度指示器偏離零位，故應設自動調零裝置，在每次停車期間使指針自動指向零位。 機房直接設在地面上，井架低，投資小，抗震性能好；缺點是鋼絲繩暴露在露天，彎曲次數(shù)多,影響鋼絲繩的工作條件及使用壽命。制動器直接作用到制動力矩的機構、傳動裝置是控制并調節(jié)制動力矩的機構。它是溝通礦井地面與井下的運輸設備，是礦井的重要設備之一?！睹旱V安全規(guī)程》對制動力矩的規(guī)定①對于立井或傾角大于30。即不引起鋼繩打滑；⑤安全制動必須能自動、迅速和可靠地實現(xiàn)，制動器的空動時間(由安全保護回路斷電時起到閘瓦接觸到閘輪上的時間)．。對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應改為每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。常用閘必須采用可調節(jié)的機械制動裝置。（三）提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜載荷旋轉力矩之比不得小于3。 礦井提升機的安全保護裝置《煤礦安全規(guī)程》第427條規(guī)定：提升機必須具有以下九種安全保護裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、限速裝置、深度指示器失效保護裝置、閘間隙保護裝置、松繩保護裝置、滿倉保護裝置、減速功能保護裝置。過負荷和欠電壓保護裝置：在提升機的配電開關上設有過電流和欠電壓保護裝置，在過負荷或欠電壓情況下使配電開關自動跳閘，切斷提升電動機電源，并使保險閘發(fā)生作用。閘間隙保護裝置：當閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電。減速功能保護裝置：當提升容器（或平衡錘）達到設計減速位置時，能示警開始減速。變頻調速系統(tǒng)將是提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。變頻調速器：是動力裝置的能量供給單元，通過它可將輸入工頻電能轉換成頻率可調的電能提供給交流電動機，以達到控制交流電動機轉速的目的。變頻調速控制系統(tǒng)工作原理：，系統(tǒng)內部采用矢量控制思想，AC380V三相動力電源由隔爆接線腔R,S,T 3個接線柱接入隔爆主腔內，大功率變頻（SB61G110KW）可以將工頻三相交流電經過交—直變換之后經過逆變器，利用設定的參數(shù)進行逆變，使得輸出為某一相應設定頻率的交流電，經變頻后輸出U,V,W來驅動電機的運行。旋轉編碼器可以檢測主電動機的轉速，并將此信號傳送給可編程控制器，PLC通過該信號可以累計計算提升機的行走距離。 本調速控制系統(tǒng)包括：日本三菱公司的可編程控制器FX2N80MR和變頻器各一臺。此時的變頻器輸出頻率與設定電壓輸入成正比。與變頻調速良好的起、制動功能相結合，特別適用于采用變頻調速，短時間或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動和制動的場合，既能保證電動機在高頻時的過載能力，又能在低頻時保持恒轉矩輸出。同時具有短路、接地和過載保護功能。此系列的電機屬于防爆電機，防爆電機與普通電機的區(qū)別是運行時沒有火花產生，適合礦井的應用場合。變頻器的選擇絞車升降的運轉具有較大慣性，四象限運行的特點，與其他傳動機械相比對變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求，SB61G系列通用變頻器是專為起重類負載而設計的專用變頻器，該系列產品采用了最優(yōu)的電機控制方法—矢量控制技術，它可以對所有交流電動機的核心變量進行控制，并把定子磁通、轉矩作為主要控制變量。：型號電壓容量電流功率SB61G110KW400V110KW變頻器可以輸出頻率可調的交流電源，另外在變頻器的外圍加設有聲光報警輸出口及制動單元，能夠實現(xiàn)變頻器故障報警器和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進行安全保護。另外如果其他設備出現(xiàn)故障，經PLC檢測出來后，繼電器K4動作，報警回路接通同樣也有聲光報警。這時：電動機的工作狀態(tài)在頻率剛減小的瞬間，電動機的同步轉速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電動機的轉子轉速未變。從電動機的角度來看，處于再生制動狀態(tài)。所以，從變頻調速系統(tǒng)的角度來看，拖動系統(tǒng)在轉速下降時減少的動能，由電動機“再生”電能后，在變頻器的直流電路中被消耗掉了。制動單元用于采集直流母線上的電壓有多大，當超過設定值時，制動單元內部的大功率晶閘管導通，通過制動電阻進行放電，避免直流母線上電壓過高而損壞變頻器。能耗制動的優(yōu)點：制作簡單，對電網污染??；缺點是：電能浪費，使制動電阻周圍環(huán)境溫度升高。這時，轉子繞組切割磁力線后產生的電磁轉矩與轉子的旋轉方向相反，是制動轉矩。(2)直流制動功能預置A、直流制動的起始頻率，通常直流制動都是和再生制動配合使用的。B、直流制動強度即預置在定子繞組上施加直流電壓或直流電流的大小，它決定了直流制動的強度。預置直流制動時間的主要依據(jù)是負載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對克服“爬行”的要求，要求越高者，應適當長一些。旋轉編碼器通過PG卡與變頻器連接。PLC還完成各種保護監(jiān)視功能。一、起動，停車 多數(shù)變頻器不能適應上電運行功能，所以應對控制系統(tǒng)加入保護功能。二、上提升，下放在控制回路中利用正轉繼電器K1的常閉輔助觸點控制反轉繼電器K2的線圈；利用反轉繼電器K2的常閉輔助觸頭控制正轉繼電器K1的線圈。同時斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；當按下上升按鈕時，K2吸合，斷開K1回路，形成上升閉鎖。正常工作狀態(tài)，為變頻調速運行。四、保護及連鎖功能(1)上過卷、下過卷保護：在離井口安全處和離井底一定距離處分別裝上位置傳感器，作為PLC的接收信號。此時，鋼絲繩下沉，壓下開關，此時聲光報警，顯示屏上顯示故障信息。當機械抱閘不成功時，故障顯示，檢測出來并報警，工作人員進行手動制動。(8)盤式制動器的工作制動力矩可調，緊急制動(安全制動)能產生二級制動，避免機械沖擊。此次電機的正轉與反轉控制通過PLC來控制，并且要保證在開門電機動作的時候，拖動電機不能運行，以防出現(xiàn)事故。變頻器和電動機之間通過l軸編碼器引入了速度閉環(huán),從而使得變頻器工作于閉環(huán)編碼器反饋矢量控制方式,該控制方式的優(yōu)點是電動機零速時仍然具有額定轉矩的負載能力；速度控制的精度更高；速度控制和轉矩控制的動態(tài)性能得到改善。在圓光柵兩側，安放發(fā)光元件和光敏元件。 當圓光柵與工作軸一起轉動時，光線透過2個光柵的線紋部分，形成明暗相間的條紋。(2)旋轉編碼器的選型本控制系統(tǒng)所用軸編碼器是歐姆龍公司的E6A2一CWZ6C360P／R型軸編碼器，電動機每轉一周該編碼器可以產生360個脈沖，該編碼器可以生成A、B兩相脈沖，分別對應被控裝置的正轉和反轉。先進行相位輸出，反轉時，B相超前A相90176。（2）罐籠在井筒中的位置測量卷筒轉速及提升容器在井筒中的位置由E6A2一CWZ6C 360P／R型軸編碼器測量。計算方法見式(),其中D100中的數(shù)值為速度脈沖信號在0．2 s內的積分結果，D125中的數(shù)值為速度值。通過顯示器顯示出來，供操作員參考。（2）當電動機正常起動或制動時，保護裝置不應動作。二、熱繼電器過載保護礦山提升機由于負載沉重而需要限制起動時間，又容易堵轉，且又長期處于頻繁起動停止狀態(tài)，容易出現(xiàn)過載現(xiàn)象，所以需要對電機進行過載保護。保護措施主要是通過切斷電動機電源的方法實現(xiàn)保護。熱繼電器的整定值一般為電動機額定電流值。PLC工作靈敏度高，很容易受到各種電磁干擾，引起誤動作。針對不同的PLC，阻容吸收回路的參數(shù)可能不同，根據(jù)現(xiàn)場情況可以自行調整。以減少振動對其性能的影響。輸入輸出濾波變頻器輸出交流電后應加入濾波器，然后再將濾波后的交流電送入電機，對電機進行調速。從提高變頻器安全可靠運行角度，相比較而言，進線電抗器起主要作用。輸出正弦濾波器中電感L和電容C參數(shù)的選擇受以下條件的約束:①電感器上基波電壓降越小越好。式中：為電機的激磁阻抗。提升機變頻調速控制系統(tǒng)主要由動力裝置、液壓站、變頻器、操作臺和控制監(jiān)視系統(tǒng)等組成。采用變頻調速后，電機可以實現(xiàn)真正意義上的軟啟動和平滑調速。PLC以軟件可編程的方式代替了大量的交流接觸器進行控制，克服了轉子串電阻調速系統(tǒng)的控制電路復雜，破損率高等缺點，提高了電力傳動控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。在本文中主要探討了PLC所要完成的保護控制功能及其極為重要的提升機速度控制理論與實現(xiàn)。它與PLC通過模擬量輸入接口相連，提升機S形速度給定曲線由PLC通過軟件編程產生通過變頻器模擬量輸入器對電機實現(xiàn)調速控制。監(jiān)控內容主要包括：超速監(jiān)視、過載監(jiān)視、松繩監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、深度指示器失效監(jiān)視等，以上監(jiān)視內容出現(xiàn)故障時，通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。為了保證其安全生產，在系統(tǒng)設計上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施。首先，感謝我的導師，他嚴謹務實的學術作風和孜孜不倦的求學精神激勵并培養(yǎng)了我實事求是、認真踏實的學習態(tài)度，并使我懂得了作為科學工作者應具備的品德和修養(yǎng),所有這些，都將使我受益